降压-升压电源设计中降压控制器的应用

2017-03-16 66 0

电子电路通常工作于正稳压输出电压,由降压稳压器提供。若需负输出电压,可在降压-升压(buck-boost)拓扑中配置相同的降压控制器;负输出降压-升压又称“负反向”(negative buck-boost),工作占空比50%时可提供与输入电压幅值相等但极性相反的输出,并随输入波动调节占空比以维持稳压。

除输出电压与接地相反外,该电路与标准降压转换器几乎相同,也可用于同步降压转换器。FET开关时电感两端电压不同于普通降压拓扑:FET导通(ton)时全部输入电压加于电感,电感“点”侧为正、电流斜坡上升;FET关闭(toff)时电感电压须反相以维持电流,点侧被拉为负,电流经负载与输出电容后由二极管返回。关断期V-μs乘积须等于开通期V-μs乘积,故占空比 D=Vout/(Vout-Vin)。上述推导假设连续导通模式。

降压-升压电感须工作于比输出负载电流更高的平均电流,IL=I/(1-D),即输入电流与输出电流之和;对幅值等于输入电压的负输出(D=0.5)而言平均电感电流为输出的2倍。

输入电容有两种接法且影响输出电容的rms电流:典型接法在+Vin与地之间;另一种接在+Vin与-Vout之间可降低输出电容rms电流,但因输入电容连至-Vout,会在-Vout上形成电容分压、在开启瞬间输出上形成正峰值。为最小化该影响,应使输入电容远小于输出电容。输入电容电流在提供直流输出与吸收平均输入电流间交替,rms电平在低输入电压、高输入电流时最差,故选ESR偏高的电容应谨慎,陶瓷或聚合物电容较合适。

应选择能于最小输入电压减二极管压降条件下上电的控制器,并能承受Vin加Vout的电压;FET与二极管须具相应额定值。通过把反馈电阻接地可实现输出调节(控制器以负输出电压为参考)。只需精心选择少量元件并稍改电路,降压控制器便可在负输出降压-升压拓扑中兼作双重用途。


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